Lamine Baralar İçin Yalıtım Malzemelerinin Analizi: Esnek ve Sert Yalıtımın Seçimi ve Uygulaması

Yeni enerji araçları, enerji depolama sistemleri, demiryolu taşımacılığı ve endüstriyel güç ekipmanlarının gelişmesiyle birlikte lamine baralar, düşük endüktansları, yüksek güvenilirlikleri ve kompakt yapıları nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. İster EV barası, ister araba aküsü barası, ister endüstriyel-sınıf kapasitör bara sistemi olsun, yalıtım malzemesi seçimi ürünün elektrik performansını, hizmet ömrünü ve güvenlik düzeyini doğrudan etkiler.

 

Modern otomotiv bara sistemleri için yalıtım katmanı yalnızca iletken izolasyonu görevi görmekle kalmaz, aynı zamanda ısı direnci, voltaj direnci, alev geciktirme ve uzun-dönemli güvenilir çalışma gereksinimlerini de karşılamalıdır. Bu nedenle esnek ve sert yalıtım malzemelerinin özelliklerinin tam olarak anlaşılması, bara tasarımı ve seçimi için çok önemlidir.

 

 

 

Şu anda çoğu lamine bara, yalıtım filmini bir laminasyon işlemi yoluyla bakır iletkene sıkı bir şekilde bağlayan esnek bir ince-film yalıtım yapısı kullanmaktadır. Bu süreç, iletken aralığını etkili bir şekilde azaltır, sistem entegrasyonunu geliştirir ve mükemmel bara yalıtım performansı sağlar.

 

Polyester (PET) Yalıtım Malzemesi

PET, otomotiv barası PET izolasyon alanında önemli bir pazar payına sahip olan ve en yaygın kullanılan izolasyon malzemelerinden biridir. Başlıca özellikleri şunlardır:

105 dereceye kadar-uzun süreli çalışma sıcaklığı; Tipik olarak %100'ü aşan yüksek uzama, karmaşık bükme yapıları için uygundur; İyi mekanik tokluk ve kalıplama performansı; Yüksek göreceli izleme indeksi (CTI); Farklı voltaj seviyelerini karşılamak için çeşitli kalınlıklarda mevcuttur; Endüstriyel ve otomotiv uygulamalarının gereksinimlerini karşılayan mükemmel alev geciktirici özellikler.

Yeni enerji araç güç sistemlerinde, PET izolasyon katmanları EV akü baralarında, Otomotiv Yer Baralarında ve Oto Bara ürünlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

 

Poliimid (PI) Yalıtım Malzemesi

PI, sürekli çalışma sıcaklığı genellikle 200 dereceyi aşan, yüksek-performanslı, yüksek-sıcaklığa dayanıklı bir yalıtım malzemesidir.

PET ile karşılaştırıldığında PI aşağıdaki özelliklere sahiptir:

Üstün yüksek-sıcaklık direnci; Mükemmel doğal alev geciktirici; Daha yüksek mekanik sertlik; Kaynak işlemlerine daha uygun; Nispeten daha yüksek maliyet; PET'ten daha düşük CTI.

Bu nedenle kondansatörlerin, güç modüllerinin veya konnektörlerin kaynaklanmasını gerektiren uygulamalarda Yeni Enerji Araç Film Kondansatör Baralarında ve Güç Kondansatör ürünlerindeki bazı baralarda PI malzemesi sıklıkla kullanılmaktadır.

 

Esnek ve Sert Yalıtım Arasındaki Farklar

Esnek yalıtım öncelikle bakır iletkenlerin yüzeyini yalıtmak için kullanılır ve laminasyon yoluyla tam bir yalıtım yapısı oluşturur.

 

Avantajları şunları içerir:

İletken kenarlarının tamamen sızdırmazlığını sağlar;

Karmaşık üç- boyutlu yapısal tasarımlar için uygundur;

Sistem boyutunu etkili bir şekilde azaltır;

Seri üretimi ve otomatik üretimi kolaylaştırır.

 

Öte yandan sert yalıtım esas olarak farklı iletken katmanları arasındaki boşluk ve destek için kullanılır.

Yüksek gerilim sistemleri için{0}esnek yalıtım tek başına elektrik alanı dağıtımı ve kısmi deşarj kontrolü gereksinimlerini çoğu zaman karşılayamaz; bu nedenle yalıtım mesafesini arttırmak için sert yalıtım malzemelerine ihtiyaç vardır.

 

Tipik olarak:

Çalışma voltajındaki her 1kV artış için yaklaşık 1 mm izolasyon aralığı gereklidir;

Çalışma voltajı ne kadar yüksek olursa, sert yalıtımın kalınlığı da o kadar büyük olur;
Yüksek-voltaj sistemlerinde yapısal yalıtım katmanı olarak genellikle cam elyaf takviyeli polyester levhalar kullanılır.

Yüksek-voltajlı bara tasarımında, sert yalıtım, uzun-süreli istikrarlı çalışmayı sağlayan çok önemli bir bileşendir; düşük-gerilimli bara otomotiv sistemleri ise genellikle ek, ağır, sert yalıtım yapıları gerektirmez.

 

 

 

Bağıl Sıcaklık İndeksi (RTI)

RTI, yalıtım malzemelerinin uzun vadeli ısı direncinin önemli bir göstergesidir.

 

Göreli İzleme Endeksi (RTI) şu şekilde tanımlanır:

Bir malzemenin mekanik ve elektriksel özelliklerinin, yaklaşık 20.000 saatlik uzun-süreli çalışma sonrasında başlangıç ​​değerlerinin %50'sine düştüğü sıcaklık.

 

Uzun süreli çalışan baralı elektrikli araç sistemlerinde RTI, ürünün ömrünü doğrudan etkiler.

Genel olarak:

 

Sıcaklıktaki her 10 derecelik düşüş yalıtım ömrünün yaklaşık iki katına çıkmasını sağlar;

Sıcaklıktaki her 10 derecelik artış yalıtım ömrünün yaklaşık yarı yarıya kısalmasına neden olabilir.

 

Bu nedenle EV'ler için Kalay Kaplı Bakır Bara tasarlarken hem termal yönetim çözümleri hem de yalıtım malzemesi sınıfları kapsamlı bir şekilde dikkate alınmalıdır.

 

 

CTI, malzemenin yüzeyin izlemeye karşı direncini yansıtır.

 

Ekipman uzun süre boyunca nemli, kirli veya yüksek-voltajlı ortamlara maruz kaldığında, daha yüksek bir CTI değeri yüzey kayması riskini etkili bir şekilde azaltır.

 

Endüstriyel enerji depolama sistemleri, DC Kapasitör Baraları ve büyük Kapasitör Laminasyon Baraları için CTI, güvenlik tasarımını etkileyen çok önemli bir parametredir.

 

PET malzemeleri genellikle daha yüksek CTI değerlerine sahiptir ve bu nedenle yüksek{0}}voltaj uygulamalarında daha yaygın olarak kullanılır.

 

Uzama, bir malzemenin gerilim altında yalıtım özelliklerini koruyabilme yeteneğini temsil eder.

Bu parametre doğrudan şunları etkiler:

Bükme performansı;
İletken kenar sarma kalitesi;
Sızdırmazlık işlemi stabilitesi;
Uzun-vadeli mekanik güvenilirlik.

PET malzemeleri tipik olarak %100'ün üzerinde bir uzamaya sahipken, PI malzemeleri %70 civarındadır. Bu nedenle PET, karmaşık bakır iletken laminasyon işlemleri için daha uygundur.

 

 

Endüstriyel Güç Sistemleri

Endüstriyel ekipmanların baralara yönelik gereksinimleri öncelikle yüksek gerilime ve uzun ömre odaklanır.

 

Tipik özellikler şunları içerir:

Çalışma voltajı tipik olarak 1000V ile 6000V arasındadır;
Kısmi deşarj kontrolü için katı gereklilikler;
Arttırılmış rijit yalıtım yapılarına yönelik gereklilik;
Yüksek kaçak mesafesi gereksinimleri;
20 ila 25 yıl veya daha fazla hizmet ömrü.

 

Bu nedenle, yüksek-enerji depolama ekipmanları, demiryolu taşımacılığı ve büyük-ölçekli güç dağıtım sistemleri, dağıtım baraları için yüksek CTI malzemeleri ve daha kalın yalıtım yapıları kullanma eğilimindedir.

 

 

 

Yeni enerjili araç uygulamaları, hafifliğe, alan kullanımına ve maliyet kontrolüne daha fazla önem vermektedir.

Tipik özellikler şunları içerir:

 

Gerilim seviyeleri genellikle 800V'un altındadır;
Kısmi deşarj için daha düşük gereksinimler;
Tipik olarak esnek lamine izolasyon yapıları kullanılır;
Ağırlık ve hacme karşı daha duyarlı;
Ömrü genellikle 5 ila 10 yıldır.

 

Bu nedenle, Bara Arabaları, Otomotiv Güç Konektörleri ve Kalay Levha Busbar Otomotivleri gibi ürünler, kompakt tasarım gereksinimlerini karşılamak için giderek daha fazla PET veya PI yalıtım çözümleri kullanıyor.

 

 

Lamine yalıtım teknolojisinin yanı sıra toz boya yalıtımı da yaygın bir çözümdür.

 

Bu işlem, iletken yüzeyinde bir epoksi reçine kaplama oluşturarak genel yalıtım koruması sağlar ve özellikle yapısal olarak karmaşık tek iletkenler için uygundur.

 

Avantajları şunları içerir:

Karmaşık geometrileri kapsayabilir;
-Lamine olmayan iletkenler için uygundur;
İyi korozyon direnci;
Bazı düşük-voltaj uygulama gereksinimlerini karşılayabilir.

 

Bununla birlikte, düşük endüktans ve yüksek güç yoğunluğu gerektiren Otomotiv Bara ve bara elektrikli araç uygulamaları için lamine yalıtım teknolojisi ana çözüm olmayı sürdürüyor.

 

 

 

Yalıtım malzemeleri lamine baraların performansını belirleyen önemli bir bileşendir. En yaygın esnek yalıtım malzemeleri olan PET ve PI'nin her birinin farklı uygulama senaryolarında avantajları vardır. Yüksek gerilimli endüstriyel sistemler için RTI, CTI ve sert yalıtım yapılarının kapsamlı bir şekilde dikkate alınması gerekirken, yeni enerji taşıtları sektörü için odak noktası daha çok hafif tasarım, alan kullanımı ve üretim verimliliğidir.

 

Gelişmesi ileEV baraları, kapasitör baraları ve yeni enerji güç elektroniği cihazları sayesinde yalıtım malzemesi teknolojisi gelişmeye devam edecek ve geleceğin yüksek-güçlü, yüksek-güvenilir elektrik bağlantı sistemleri için daha güvenli ve daha verimli çözümler sunacak.